mikromedia STM32F407VGT6 3 per STM resistivo
per STM32 RESISTIVO
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mikromedia 3 per STM32 RESISTIVE è una scheda di sviluppo compatta progettata come soluzione completa per lo sviluppo rapido di applicazioni multimediali e GUI. Grazie al touch screen resistivo da 3.5" gestito dal potente controller grafico in grado di visualizzare la tavolozza dei colori a 24 bit (16.7 milioni di colori), insieme a un CODEC IC audio incorporato alimentato da DSP, rappresenta una soluzione perfetta per qualsiasi tipo di applicazione multimediale.
Al suo interno è presente un potente microcontrollore STM32F32VGT407 a 6 bit (definito "MCU host" nel testo seguente), prodotto da STMicroelectronics, che fornisce una potenza di elaborazione sufficiente per le attività più impegnative, garantendo prestazioni grafiche fluide e una riproduzione audio senza problemi.
Tuttavia, questa scheda di sviluppo non è limitata solo alle applicazioni multimediali: mikromedia 3 per STM32 RESISTIVE ("mikromedia 3" nel testo seguente) è dotata di USB, digitale
sensore di movimento, funzionalità di ricarica della batteria, lettore di schede SD e molto altro, espandendone l'uso oltre il multimediale. Due header pin 1×26 standardizzati espongono i pin MCU disponibili all'utente, aggiungendo un altro livello di espandibilità. Utilizzando mikromedia 3 shield, la connettività può essere ulteriormente ampliata con diversi socket mikroBUS™, connettori aggiuntivi, periferiche e così via.
L'usabilità di mikromedia 3 non si esaurisce con la sua capacità di accelerare la prototipazione e lo sviluppo delle applicazionitages: è progettato come la soluzione completa che può essere implementata direttamente in qualsiasi progetto, senza bisogno di modifiche hardware aggiuntive. Quattro fori di montaggio (2 mm/0.080") su tutti e quattro gli angoli consentono una semplice installazione con viti di montaggio. Per la maggior parte delle applicazioni, un bel case elegante è tutto ciò che serve per trasformare la scheda di sviluppo mikromedia 3 in un design completamente funzionale, ad alte prestazioni e ricco di funzionalità.
Microcontrollore STM32F407VGT6
Nel suo nucleo, mikromedia 3 per STM32 utilizza la MCU STM32F407VGT6 (1), basata sul core RISC ARM® Cortex®-M32 a 4 bit. Questa MCU è prodotta da STMicroelectronics, dotata di un'unità a virgola mobile (FPU) dedicata, un set completo di funzioni DSP e un'unità di protezione della memoria (MPU) per una maggiore sicurezza delle applicazioni. Tra le numerose periferiche disponibili sulla MCU host, le caratteristiche principali includono
- 1 MB di memoria Flash
- 192 KB di SRAM (inclusi 64 KB di Core Coupled Memory ∫ Acceleratore adattivo in tempo reale (ART Accelerator™) che consente l'esecuzione dello stato di attesa 0 dalla memoria Flash
- Frequenza operativa fino a 168 MHz
- 210 DMIPS / 1.25 DMIPS / MHz (Dhrystone 2.1)
Per l'elenco completo delle funzionalità MCU, fare riferimento alla scheda tecnica STM32F407VGT6
Intestazione programma/debug
L'MCU host può essere programmato e sottoposto a debug tramite JTAG/Intestazione 2×5 pin compatibile con SWD (2), etichettata come PROG/DEBUG. Questa intestazione consente di utilizzare un programmatore esterno (ad esempio CODEGRIP o mikroProg). Per abilitare JTAG interfaccia, devono essere popolati due jumper SMD etichettati come JP6 e JP7 (3). Questi jumper sono non popolati per impostazione predefinita, ottimizzando il conteggio dei pin in modo che più pin possano essere utilizzati per un gran numero di moduli e periferiche di bordo.
Ripristino dell'MCU
La scheda è dotata del pulsante Reset (4), che si trova sul lato anteriore della scheda. Viene utilizzato per generare un livello logico LOW sul pin di reset del microcontrollore. Il pin di reset dell'MCU host è anche instradato al pin 1 dell'intestazione pin 1×26 (5), consentendo a un segnale esterno di resettare il dispositivo.
Unità di alimentazione
L'unità di alimentazione (PSU) fornisce energia pulita e regolata, necessaria per il corretto funzionamento della scheda di sviluppo mikromedia 3. L'MCU host, insieme al resto delle periferiche, richiede un'alimentazione regolata e priva di rumore. Pertanto, l'alimentatore è attentamente progettato per regolare, filtrare e distribuire l'alimentazione a tutte le parti di mikromedia 3. È dotato di due diversi ingressi di alimentazione, offrendo tutta la flessibilità di cui mikromedia 3 ha bisogno, soprattutto quando viene utilizzato sul campo o come elemento integrato di un sistema più grande. Nel caso in cui vengano utilizzate più fonti di alimentazione, un circuito di commutazione automatica dell'alimentazione con priorità predefinite assicura che venga utilizzata la più appropriata.
L'alimentatore contiene anche un circuito di carica della batteria affidabile e sicuro, che consente di caricare una batteria Li-Po/Li-Ion a cella singola. È supportata anche l'opzione Power OR-ing, che fornisce una funzionalità di alimentazione ininterrotta (UPS) quando una fonte di alimentazione USB viene utilizzata in combinazione con la batteria.
Descrizione dettagliata
L'alimentatore ha un compito molto impegnativo: fornire energia all'MCU host e a tutte le periferiche di bordo, nonché alle periferiche collegate esternamente. Uno dei requisiti chiave è fornire corrente sufficiente, evitando la voltage drop in uscita. Inoltre, l'alimentatore deve essere in grado di supportare più fonti di alimentazione con diversi volumi nominalitages, consentendo la commutazione tra di essi in base alla priorità. Il design dell'alimentatore, basato su un set di circuiti integrati di commutazione di potenza ad alte prestazioni prodotti da Microchip, assicura un'ottima qualità del volume di uscitatage, elevata portata di corrente e ridotta radiazione elettromagnetica.
All'ingresso stage dell'alimentatore, il MIC2253, un regolatore di boost ad alta efficienza IC con sovratensionetage la protezione assicura che il volumetage input al prossimo stage è ben regolato e stabile. Viene utilizzato per aumentare il volumetage di basso voltage fonti di alimentazione (una batteria Li-Po/Li-Ion e USB), consentendo il successivo stage per fornire 3.3 V e 5 V ben regolati alla scheda di sviluppo. Un set di componenti discreti viene utilizzato per determinare se la fonte di alimentazione in ingresso richiede un voltage boost. Quando più fonti di alimentazione sono collegate contemporaneamente, questo circuito viene utilizzato anche per determinare il livello di priorità di input: USB ha la priorità sulla batteria Li-Ion/Li-Po. La transizione tra fonti di alimentazione disponibili è progettata per fornire un funzionamento ininterrotto della scheda di sviluppo.
Il prossimo PSU stage utilizza due MCP16331, convertitori DC-DC step-down a frequenza fissa, altamente integrati e ad alta efficienza, in grado di fornire fino a 1 A. Ciascuno dei due regolatori buck viene utilizzato per fornire alimentazione al corrispondente rail di alimentazione (3.3 V e 5 V), attraverso l'intera scheda di sviluppo e le periferiche collegate.
Voltage riferimento
MCP1501, un volume bufferizzato ad alta precisionetagIl riferimento di Microchip viene utilizzato per fornire un volume molto precisotage riferimento senza volumetage deriva. Può essere utilizzato per vari scopi: gli usi più comuni includono voltage riferimenti per convertitori A/D, convertitori D/A e periferiche di comparazione sull'host MCU. L'MCP1501 può fornire fino a 20 mA, limitandone l'uso esclusivamente a voltage applicazioni di comparatori con elevata impedenza di ingresso. A seconda dell'applicazione specifica, è possibile selezionare 3.3 V dal power rail o 2.048 V dal MCP1501. Un jumper SMD di bordo etichettato come REF SEL offre due voltage scelte di riferimento:
- RIF: 2.048 V dal volume ad alta precisionetage riferimento IC
- 3V3: 3.3 V dalla linea di alimentazione principale
Connettori PSU
Come spiegato, il design avanzato dell'alimentatore consente di utilizzare due tipi di fonti di alimentazione, offrendo una flessibilità senza precedenti: quando alimentato da una batteria Li-Po/Li-ION, offre un grado di autonomia massimo. L'alimentazione non è un problema anche se è alimentato tramite cavo USB. Può essere alimentato tramite connettore USB-C, utilizzando l'alimentazione fornita dall'HOST USB (ad esempio un personal computer), un adattatore da parete USB o un power bank a batteria.
Sono disponibili due connettori di alimentazione, ciascuno con il suo scopo unico
- CN5: Connettore USB-C (1)
- CN6: Connettore batteria XH standard da 2.5 mm (2)
Connettore USB-C
Il connettore USB-C (etichettato come CN5 on) fornisce alimentazione dall'host USB (tipicamente PC), power bank USB o adattatore da parete USB. Quando alimentato tramite il connettore USB, l'alimentazione disponibile dipenderà dalle capacità della sorgente.
Potenza massima nominale, insieme al volume di ingresso consentitotagL'intervallo nel caso in cui venga utilizzato l'alimentatore USB è riportato nella pagina seguente:
Alimentazione USB | ||||
Ingresso volumetage[V] | Volume di uscitatage[V] | Corrente massima [A] | Potenza massima [W] | |
MINIMO | Massimo | 3.3 | 1 | 3.3 |
4.4 | 5.5 | 5 | 1 | 5 |
3.3 e 5 | 0.6 e 0.6 | 4.98 |
Figura 5: Tabella di alimentazione USB
Quando si utilizza un PC come fonte di alimentazione, la potenza massima può essere ottenuta se il PC host supporta l'interfaccia USB 3.2 ed è dotato di connettori USB-C. Se il PC host utilizza l'interfaccia USB 2.0, sarà in grado di fornire la potenza minima, poiché in quel caso sono disponibili solo fino a 500 mA (2.5 W a 5 V). Si noti che quando si utilizzano cavi USB più lunghi o cavi USB di bassa qualità, il voltage può scendere al di fuori della tensione operativa nominaletage range, causando un comportamento imprevedibile della scheda di sviluppo.
NOTA
Se l'host USB non è dotato di connettore USB-C, è possibile utilizzare un adattatore USB da tipo A a tipo C (incluso nella confezione).
Connettore per batteria Li-Po/Li-Ion XH
L'alimentazione di mikromedia 3 tramite una batteria Li-Po/Li-Ion a cella singola consente un'autonomia completa, consentendone l'utilizzo in situazioni molto specifiche: ambienti pericolosi, applicazioni agricole, ecc.
Il connettore della batteria è un connettore XH standard da 2.5 mm. Consente di utilizzare una gamma di batterie Li-Po e Li-Ion a cella singola. L'alimentatore di mikromedia 3 offre la funzionalità di ricarica della batteria, dal connettore USB. Il circuito di ricarica della batteria dell'alimentatore gestisce il processo di ricarica della batteria, consentendo condizioni di ricarica ottimali e una maggiore durata della batteria.
Il processo di carica è indicato dall'indicatore LED BATT, situato sulla parte anteriore del mikromedia 3.
Il modulo PSU include anche il circuito del caricabatteria. A seconda dello stato operativo della scheda di sviluppo mikromedia 3, la corrente di carica può essere impostata su 100 mA o 500 mA. Quando la scheda di sviluppo è spenta, il circuito integrato del caricabatteria assegnerà tutta la potenza disponibile allo scopo di ricarica della batteria. Ciò si traduce in una ricarica più rapida, con la corrente di carica impostata su circa 500 mA. Quando è accesa, la corrente di carica disponibile sarà impostata su circa 100 mA, riducendo il consumo energetico complessivo a un livello ragionevole.
Potenza massima nominale insieme al volume di ingresso consentitotagL'autonomia quando si utilizza l'alimentazione a batteria è indicata nella tabella seguente
Alimentazione a batteria | ||||
Ingresso volumetage[V] | Volume di uscitatage[V] | Corrente massima [A] | Potenza massima [W] | |
MINIMO | Massimo | 3.3 | 0.8 | 2.64 |
3.5 | 4.2 | 5 | 0.8 | 4 |
3.3 e 5 | 0.6 e 0.6 | 4.98 |
NOTA: L'utilizzo di hub USB di bassa qualità e di cavi USB troppo lunghi o di bassa qualità può causare un volume USB significativotage caduta, che può ostacolare il processo di carica della batteria.
Ridondanza di potenza e alimentazione elettrica ininterrotta (UPS)
Il modulo PSU supporta la ridondanza dell'alimentazione: passerà automaticamente alla fonte di alimentazione più appropriata se una delle fonti di alimentazione si guasta o si scollega. La ridondanza dell'alimentazione consente anche un funzionamento ininterrotto (ad esempio funzionalità UPS, la batteria continuerà a fornire alimentazione se il cavo USB viene rimosso, senza reimpostare mikromedia 3 durante il periodo di transizione).
Accensione della scheda mikromedia 3
Dopo aver collegato una fonte di alimentazione valida nel nostro caso con una batteria Li-Po/Li-Ion a cella singola (1), mikromedia 3 può essere acceso. Ciò può essere fatto tramite un piccolo interruttore sul bordo della scheda, etichettato come SW1 (2). Accendendolo, il modulo PSU verrà abilitato e l'alimentazione verrà distribuita su tutta la scheda. Un indicatore LED etichettato come PWR indica che mikromedia 3 è acceso.
Display resistivo
Un display TFT true-color da 3.5" di alta qualità con un pannello touch resistivo è la caratteristica più distintiva del mikromedia 3. Il display ha una risoluzione di 320 x 240 pixel e può visualizzare fino a 16.7 milioni di colori (profondità colore a 24 bit). Il display del mikromedia 3 presenta un rapporto di contrasto ragionevolmente elevato di 500:1, grazie a 6 LED ad alta luminosità utilizzati per la retroilluminazione.
Il modulo display è controllato dal driver grafico SSD1963 (1) IC di Solomon Systech. Si tratta di un potente coprocessore grafico, dotato di 1215 KB di memoria frame buffer. Include anche alcune funzionalità avanzate come la rotazione del display accelerata tramite hardware, il mirroring del display, il windowing hardware, il controllo dinamico della retroilluminazione, il controllo programmabile del colore e della luminosità e altro ancora.
Il pannello resistivo consente lo sviluppo di applicazioni interattive, offrendo un'interfaccia di controllo touch-driven. Il controller del pannello touch utilizza l'interfaccia I2C per la comunicazione con il controller host.
Dotato di un display da 3.5” di alta qualità (2), mikromedia 3 rappresenta un ambiente hardware molto potente per la creazione di varie applicazioni Human Machine Interface (HMI) incentrate su GUI.
Archiviazione dei dati
La scheda di sviluppo mikromedia 3 è dotata di due tipi di memoria di archiviazione: con uno slot per schede microSD e un
Modulo di memoria flash.
Memoria flash esterna
mikromedia 3 è dotato della memoria Flash SST26VF064B (2). Il modulo di memoria Flash ha una densità di 64 Mbit. Le sue celle di archiviazione sono disposte in parole da 8 bit, per un totale di 8 Mb di memoria non volatile, disponibile per varie applicazioni. Le caratteristiche più distintive del modulo Flash SST26VF064B sono l'elevata velocità, l'altissima resistenza e l'ottimo periodo di conservazione dei dati. Può resistere fino a 100,000 cicli e può conservare le informazioni archiviate per oltre 100 anni. Utilizza anche l'interfaccia SPI per la comunicazione con l'MCU.
slot per scheda microSD
Lo slot per schede microSD (1) consente di memorizzare grandi quantità di dati esternamente, su una scheda di memoria microSD. Utilizza l'interfaccia Secure Digital Input/Output (SDIO) per la comunicazione con l'MCU. Il circuito di rilevamento della scheda microSD è anche fornito sulla scheda. La scheda microSD è la versione più piccola della scheda SD, misurando solo 5 x 11 mm. Nonostante le sue piccole dimensioni, consente di memorizzare enormi quantità di dati su di essa. Per leggere e scrivere sulla scheda SD, è necessario un software/firmware appropriato in esecuzione sull'MCU host.
Connettività
mikromedia 3 include il supporto per USB (HOST/DEVICE). Oltre a ciò, offre anche due header pin 1×26, che vengono utilizzati per accedere direttamente ai pin MCU.
USB
L'host MCU è dotato del modulo periferico USB, che consente una semplice connettività USB. USB (Universal Serial Bus) è uno standard industriale molto diffuso che definisce cavi, connettori e protocolli utilizzati per la comunicazione e l'alimentazione tra computer e altri dispositivi. mikromedia 3 supporta USB come modalità HOST/DEVICE, consentendo lo sviluppo di un'ampia gamma di varie applicazioni basate su USB. È dotato del connettore USB-C, che offre molti vantaggitagrispetto ai precedenti tipi di connettori USB (design simmetrico, corrente nominale più elevata, dimensioni compatte, ecc.).
La selezione della modalità USB viene effettuata tramite un controller IC monolitico. Questo IC fornisce funzioni di rilevamento e indicazione del canale di configurazione (CC). Per impostare mikromedia 3 come HOST USB, il pin USB_PSW deve essere impostato su un livello logico BASSO (0) dall'MCU. Se impostato su un livello logico ALTO (1), mikromedia 3 agisce come DEVICE. In modalità HOST, mikromedia 3 fornisce alimentazione tramite il connettore USB-C (1) per il DEVICE collegato. Il pin USB_PSW è pilotato dall'MCU host, consentendo al software di controllare la modalità USB.
mikromedia 3 per STM32 MANUALE UTENTE
Il pin USB ID viene utilizzato per rilevare il tipo di dispositivo collegato alla porta USB, secondo le specifiche USB OTG: il pin USB ID collegato a GND indica un dispositivo HOST, mentre il pin USB ID impostato su uno stato di alta impedenza (HI-Z) indica che la periferica collegata è un DEVICE.
Nota: Quando mikromedia 3 funziona in modalità USB HOST, non deve essere montato su un altro USB HOST (ad esempio un PC).
Intestazioni 1×26 pin
La maggior parte dei pin MCU host sono indirizzati ai due header pin 1×26 (1), rendendoli disponibili per ulteriore connettività. Oltre ai pin MCU, alcuni pin periferici aggiuntivi sono indirizzati a questo header.
Oltre alla possibilità di collegare vari dispositivi e periferiche esterne tramite ponticelli a filo, questi pin consentono anche di utilizzare shield con socket mikroBUS™ aggiuntivi. Ciò consente a mikromedia 3 di essere interfacciato con un'enorme base di diverse Click board™ aggiungendo molte funzionalità e opzioni diverse, tra cui driver motore, convertitori buck/boost, sensori e molto altro. Per l'elenco completo di tutte le Click board™ nella nostra offerta, visita il seguente link: www.mikroe.com/click
mikromedia 3 è dotato del potente IC VS1053B. È un decoder audio Ogg Vorbis/MP3/AAC/WMA/FLAC/WAV/MIDI e un encoder PCM/IMA ADPCM/Ogg Vorbis, entrambi su un singolo chip. È dotato di un potente core DSP, convertitori A/D e D/A di alta qualità, driver per cuffie stereo in grado di pilotare un carico di 30Ω, rilevamento zero-cross con cambio di volume fluido, controlli bassi e alti e molto altro.
CODEC audio
Le attività di elaborazione audio complesse e che richiedono molte risorse possono essere scaricate dall'MCU host utilizzando un IC CODEC audio dedicato, etichettato come VS1053B (1). Questo IC supporta molti formati audio diversi, comunemente presenti su vari dispositivi audio digitali. Può codificare e decodificare flussi audio in modo indipendente mentre esegue attività correlate a DSP in parallelo. Il VS1053B ha diverse caratteristiche chiave che rendono questo IC una scelta molto popolare quando si tratta di elaborazione audio.
Offrendo una compressione hardware di alta qualità (codifica), il VS1053B consente di registrare l'audio occupando molto meno spazio rispetto alle stesse informazioni audio nel formato raw. In combinazione con ADC e DAC di alta qualità, driver per cuffie, equalizzatore audio integrato,
controllo del volume e altro ancora, rappresenta una soluzione completa per qualsiasi tipo di applicazione audio. Insieme al potente processore grafico, il processore audio VS1053B completa completamente gli aspetti multimediali della scheda di sviluppo mikromedia 3.
Connettori audio
La scheda mikromedia 3 è dotata di un jack per cuffie a quattro poli da 3.5 mm (2), che consente di collegare una cuffia con un microfono. Sono inoltre disponibili due uscite audio a livello di linea tramite l'intestazione a 1×26 pin (3).
L'ingresso del microfono dal jack per cuffie a quattro poli da 3.5 mm è multiplexato con due ingressi audio a livello di linea. Utilizzando un jumper SMD (4) situato vicino al jack per cuffie, è possibile selezionare quale ingresso audio verrà utilizzato dal VS1053B. Le scelte sono
- LIN: due ingressi a livello di linea formano l'intestazione a 1×26 pin
- MICROFONO: microfono elettrete, collegato tramite il jack per cuffie da 3.5 mm
Sensori aggiuntivi e altre periferiche
Un set di sensori e dispositivi aggiuntivi integrati aggiunge un ulteriore livello di usabilità alla scheda di sviluppo mikromedia 3.
Sensore di luce ambientale
Un sensore di luce ambientale (ALS) (1) può essere utilizzato per attenuare l'intensità dello schermo in condizioni di scarsa illuminazione, consentendo un consumo energetico inferiore. Può anche essere utilizzato per rilevare la vicinanza e accendere lo schermo o aumentarne la luminosità quando l'utente si avvicina. Il sensore ALS sul mikromedia 7 può essere utilizzato in molti modi. Il sensore LTR-329ALS-01 utilizza l'interfaccia I2C per comunicare con l'MCU host.
Sensore di movimento digitale
L'FXOS8700CQ, un accelerometro a 3 assi integrato avanzato e un magnetometro a 3 assi, può rilevare molti diversi eventi correlati al movimento, tra cui il rilevamento dell'evento di orientamento, il rilevamento della caduta libera, il rilevamento dell'urto, nonché il rilevamento dell'evento di tocco e doppio tocco. Questi eventi possono essere segnalati all'MCU host tramite due pin di interrupt dedicati, mentre il trasferimento dei dati viene eseguito tramite l'interfaccia di comunicazione I2C. Il sensore FXOS8700CQ può essere molto utile per il rilevamento dell'orientamento del display. Può anche essere utilizzato per trasformare mikromedia 3 in una soluzione completa di bussola elettronica a 6 assi. L'indirizzo slave I2C può essere modificato utilizzando due jumper SMD raggruppati sotto l'etichetta ADDR SEL (2).
Sensore di temperatura
Il MCP9700A (3), un termistore attivo lineare integrato a bassa potenza, consente la misurazione della temperatura ambiente. Questo sensore fornisce un voltage che cambia linearmente con la temperatura applicata. Questo voltage può essere sampguidato dal convertitore A/D sulla MCU host, rendendolo disponibile per varie applicazioni utente. L'MCP9700A può misurare la temperatura nell'intervallo da -40°C a +125°C, ma l'intervallo di misurazione effettivo è limitato dalla resistenza termica della scheda mikromedia 3 stessa. Tuttavia, avere un sensore termico a bordo è molto utile, consentendo lo sviluppo di applicazioni di monitoraggio termico, stazioni meteorologiche e simili.
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Documenti / Risorse
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mikromedia STM32F407VGT6 3 per STM resistivo [pdf] Manuale di istruzioni STM32F407VGT6 3 Per Stm Resistivo, STM32F407VGT6, 3 Per Stm Resistivo, Per Stm Resistivo, Stm Resistivo, Resistivo |